马铃薯Y病毒新变异株系的克隆鉴定及马铃薯-病毒互作机制研究

摘要

中国自1993年成为世界最大的马铃薯生产国,总产量和人均消费量稳步增长,在全球马铃薯市场中也占据越来越重要的地位,但是单位面积产量却远远落后于马铃薯生产发达的国家,也低于世界平均水平。在缺乏完善的种薯生产和检测体系的条件下,病毒等病害积累引起的种薯退化是导致产量低下的重要的因为之一,也是限制我国马铃薯产业发展的瓶颈。有近40种病毒在田间条件下能侵染马铃薯,其中许多给马铃薯带来严重的危害。各种马铃薯品种对病毒的症状反应有很大的差异,同时病毒自身也存在丰富的变异,马铃薯与病毒的互作十分复杂,主要取决于寄主的基因型和病毒株系,同时也受到寄主生理状态和环境因素的影响。本研究对马铃薯Y病毒PVYO-FL及相关株系进行了克隆、病理学鉴定以及分子检测,并对马铃薯与病毒互作导致的症状变化和基因表达差异进行了系统的分析比较,为了解马铃薯.病毒互作中症状形成的机制以及参与互作的重要基因和代谢途径奠定了基础。主要研究结果如下:
　　 1.克隆了PVVO-FL和PVYO-RB两个马铃薯Y病毒株系的全长序列,比较了它们的病理特点以及分子特征,首次描述了PVYO株系基因组序列与症状严重程度的相关关系,同时将PVYO划分为强毒和弱毒类型。在此基础上,根据CP(coat protein)基因的序列多态性,设计了新的RT-PCR引物以检测和区分PVYO的强毒和弱毒类型。
　　 2.系统比较了14个马铃薯品种与5种PVY病毒株系(PVYO-FL,PVYO-RB,PVYN:O-Mb58,PVYNTN-S1和PVYN-Jg)在初次侵染和次生侵染中所导致的症状,以及各株系对马铃薯产量的影响,在此基础上比较了不同PVY病毒株系的致病力,为了解马铃薯-病毒互作关系和提供了依据。
　　 3.利用GeneSnare差异显示技术结合NanoString nCounter表达分析平台对马铃薯品种‘Shepody’与病毒PVY和PVA在亲和与非亲和互作中的基因表达模式进行了分析,筛选出43个差异表达的基因片段(DEGs),揭示了部分可能参与两种互作反应的重要基因和代谢途径,为了解马铃薯-病毒互作中寄主的抗病机制和病毒的侵染策略奠定了基础。